东非大裂谷埃塞俄比亚段内C植物叶片δC和δN及其环境指示意义

被引：32

作者：

刘晓宏 ^{[1
]}

赵良菊 ^{[2
]}

Menassie Gasaw ^{[3
]}

高登义 ^{[4
]}

秦大河 ^{[1
]}

任贾文 ^{[1
]}

机构：

[1] 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈与环境联合重点实验室

[2] 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区流域水文及应用生态实验室

[3] Department of Biology,University of Addis Ababa,POBox-,Addis

来源：

科学通报 | 2007年 / 02期

关键词：

碳氮同位素; 温度; 降水; 海拔; 埃塞俄比亚东非大裂谷;

D O I：

暂无

中图分类号：

Q946 [植物生物化学];

学科分类号：

摘要：

在中国科学探险协会的资助下,对东非大裂谷埃塞俄比亚段内不同区域植物叶片稳定碳(δ13C)和氮(δ15N)同位素比率进行了分析,探讨了植物叶片δ13C和δ15N的分布特征及其与环境要素之间的关系.结果表明在冷湿环境下C3植物叶片δ13C的平均值为(-26.7±0.4)‰;温暖湿润环境下为(-29.7±0.6)‰;干热环境下为(-26.9±1.2)‰.植物叶片δ15N的分布区间为(-1.4±1.7)‰～(14.3±0.1)‰,生长在干燥炎热环境的植物表现为较高的δ15N,温暖湿润环境的δ15N居中,高海拔冷湿环境植物δ15N最小.植物叶片δ13C和δ15N之间的关系型可分为3类:分别代表寒冷湿润、温暖湿润和干燥炎热的生长环境,反映了植物生长环境的异质性.植物δ15N与年均降雨量和海拔均为极显著负相关(P<0.001);与年均温度显著正相关(P<0.01).年降雨量每增加100mm,海拔每增加1000m,植物δ15N分别偏负1.0‰和2.0‰;年均温度每增加1℃,δ15N平均值则偏正0.5‰.降水和温度与氮同位素存在相关关系,解释方差分别为53.6%和31.8%,因此降水和温度对C3植物氮同位素分馏起主要作用.植物δ13C与年均温度呈弱正相关关系,但与年平均降水和海拔的关系均表现为二次曲线型.当降雨量低于1019.3mm,海拔低于2400m时,δ13C随降雨量和海拔的增加而偏负,而当降雨量与海拔高于此值时,δ13C随二者的增加而偏正.研究结果说明海拔变化引起水热条件的改变对植物碳同位素分馏的影响存在一个转换点.在中国科学探险协会的资助下,对东非大裂谷埃塞俄比亚段内不同区域植物叶片稳定碳(δ13C)和氮(δ15N)同位素比率进行了分析,探讨了植物叶片δ13C和δ15N的分布特征及其与环境要素之间的关系.结果表明在冷湿环境下C3植物叶片δ13C的平均值为(-26.7±0.4)‰;温暖湿润环境下为(-29.7±0.6)‰;干热环境下为(-26.9±1.2)‰.植物叶片δ15N的分布区间为(-1.4±1.7)‰～(14.3±0.1)‰,生长在干燥炎热环境的植物表现为较高的δ15N,温暖湿润环境的δ15N居中,高海拔冷湿环境植物δ15N最小.植物叶片δ13C和δ15N之间的关系型可分为3类:分别代表寒冷湿润、温暖湿润和干燥炎热的生长环境,反映了植物生长环境的异质性.植物δ15N与年均降雨量和海拔均为极显著负相关(P<0.001);与年均温度显著正相关(P<0.01).年降雨量每增加100mm,海拔每增加1000m,植物δ15N分别偏负1.0‰和2.0‰;年均温度每增加1℃,δ15N平均值则偏正0.5‰.降水和温度与氮同位素存在相关关系,解释方差分别为53.6%和31.8%,因此降水和温度对C3植物氮同位素分馏起主要作用.植物δ13C与年均温度呈弱正相关关系,但与年平均降水和海拔的关系均表现为二次曲线型.当降雨量低于1019.3mm,海拔低于2400m时,δ13C随降雨量和海拔的增加而偏负,而当降雨量与海拔高于此值时,δ13C随二者的增加而偏正.研究结果说明海拔变化引起水热条件的改变对植物碳同位素分馏的影响存在一个转换点.

引用

页码：199 / 206

页数：8

共 14 条

[1] 稳定同位素在陆地生态系统动-植物相互关系研究中的应用 [J].

王建柱 ;

林光辉 ;

黄建辉 ;

韩兴国 ;

不详 .

科学通报 , 2004, (21) :2141-2149

[2] 青藏高原现生禾本科植物的δ13C与海拔高度的关系 [J].

旺罗 ;

吕厚远 ;

吴乃琴 ;

吴海斌 ;

刘东生 .

第四纪研究, 2003, (05) :573-580

[3] 中国北方黄土区C-3草本植物碳同位素组成研究 [J].

王国安 ;

韩家懋 ;

刘东生 .

中国科学(D辑:地球科学), 2003, (06) :550-556

[4] 中国北方C3植物碳同位素组成与年均温度关系 [J].

王国安 ;

韩家懋 ;

周力平 .

中国地质, 2002, (01) :55-57

[5]

Variations of stomatal density and carbon isotope values of Picea crassifolia at different altitudes in the Qilian Mountains[J] Wei-ya Qiang;Xun-ling Wang;Tuo Chen;Hu-yuan Feng;Li-zhe An;Yuan-qin He;Gang Wang Trees. Structure and Function 2003,

[6]

Water availability and carbon isotope discrimination in conifers[J] Charles R. Warren;John F. McGrath;Mark A. Adams Oecologia 2001,

[7]

Effects of land use on <Superscript>15</Superscript>N natural abundance of soils in Ethiopian highlands[J] Zewdu Eshetu;Peter Högberg Plant and Soil 2000,

[8]

Foliar carbon isotope discrimination in Larix species and sympatric evergreen conifers: a global comparison[J] Brian D. Kloeppel;Stith T. Gower;Isabel W. Treichel;Slava Kharuk Oecologia 1998,

[9]

Carbon isotope composition of boreal plants: functional grouping of life forms[J] J. R. Brooks;Lawrence B. Flanagan;N. Buchmann;James R. Ehleringer Oecologia 1997,

[10]

Leaf carbon isotope discrimination and nitrogen content for riparian trees along elevational transects[J] J. P. Sparks;J. R. Ehleringer Oecologia 1997,

← 1 2 →